การวิเคราะห์เชิงคุณภาพ

การวิเคราะห์แบบคลาสสิก: ปฏิกิริยาแห้ง

คำว่า "ปฏิกิริยาแห้ง" หมายถึงการเปลี่ยนแปลงที่เกิดขึ้นในสารประกอบทางเคมีในขณะที่อยู่ภายใต้อุณหภูมิสูง เราจำแนกปฏิกิริยาดังกล่าวออกเป็นสามประเภทหลัก:

• ละลายตัวอย่างที่ทดสอบด้วยฟลักซ์ที่เป็นของแข็ง
• การได้รับบอแรกซ์หรือเม็ดเกลือไมโครคอสมิก
• ระบายสีเปลวไฟเตาแก๊ส

วิธีที่ได้รับความนิยมมากที่สุดคือวิธีที่ 3 ซึ่งเรียกว่าการทดสอบเปลวไฟและช่วยให้สามารถตรวจจับองค์ประกอบต่างๆ ได้มากมาย นี่คือตัวอย่างของเทคนิคที่ใช้การปล่อยรังสี ประกอบด้วยการตรวจสอบลักษณะการแผ่รังสีที่ปล่อยออกมาจากอะตอมของธาตุเฉพาะเมื่อถูกกระตุ้นด้วยอุณหภูมิสูง นี่เป็นเพราะมีการพิสูจน์แล้วว่าสภาวะดังกล่าวทำให้เกิดการระเหยของสารประกอบของโลหะบางชนิด และไอระเหยที่เกิดขึ้นจะกระตุ้นและทำให้เปลวไฟของหัวเผามีลักษณะเฉพาะ สีเป็นผลจากการกระตุ้นของอะตอมเฉพาะซึ่งในขณะที่ถูกคืนสู่สถานะเดิม จะปล่อยควอนตัมแสงที่อ้างอิงถึงความยาวคลื่นที่ระบุ ตัวอย่างเช่น ลักษณะสีเปลวไฟขององค์ประกอบเฉพาะมีดังนี้:

1. โซเดียม: สีเหลืองเข้มข้น,
2. โพแทสเซียม: สีม่วง,
3. แคลเซียม: สีแดงอิฐ,
4. แบเรียม: สีเขียว,
5. บิสมัท: สีฟ้าอ่อน

การวิเคราะห์แบบคลาสสิก: ปฏิกิริยาเปียก

นี่คือปฏิกิริยาทุกประเภทที่เกิดขึ้นระหว่างตัวอย่างที่ทดสอบกับสารละลายของ รีเอเจนต์เคมี ต่างๆ ในการดำเนินปฏิกิริยาดังกล่าว จะต้องเปลี่ยนสารที่ทดสอบให้เป็นสารละลาย ปฏิกิริยาที่ใช้จะถูกเลือกตามเกณฑ์ต่างๆ เพื่อให้:

1. แสดงความไวสูง เช่น เกิดขึ้นแล้วเมื่อตรวจพบสารที่มีความเข้มข้นต่ำ
2. เกิดขึ้นในช่วงเวลาสั้น ๆ และแสดงการเปลี่ยนแปลงที่สังเกตได้ง่าย เช่น การเปลี่ยนแปลงสีของสารละลาย ตกตะกอน หรือมีการปล่อยก๊าซ
3. เป็นการคัดเลือก กล่าวคือ เกิดขึ้นภายในกลุ่มไอออนที่รู้จักเท่านั้น

การวิเคราะห์เชิงคุณภาพ: เคมีอนินทรีย์

ใน เคมีอนินทรีย์ การวิเคราะห์เชิงคุณภาพเกี่ยวข้องกับสองหัวข้อ: การตรวจจับไอออนบวกและประจุลบ เคมีอนินทรีย์ใช้ปฏิกิริยาที่มีลักษณะเฉพาะที่เกี่ยวข้องกับรีเอเจนต์กลุ่มที่เหมาะสม พวกเขาถูกเรียกว่า "กลุ่มรีเอเจนต์" เนื่องจากไอออนบวกถูกแบ่งออกเป็นห้าประเภท รีเอเจนต์ดังกล่าวก่อให้เกิดตะกอนโดยมีเพียงหนึ่งในนั้น ซึ่งทำให้สามารถจำกัดประเภทของไอออนบวกที่มีอยู่ในตัวอย่างให้แคบลงตามรูปแบบต่อไปนี้:

1. กลุ่มที่ 1: Ag ⁺ , Hg ₂ ²⁺ , Pb ²⁺ – รีเอเจนต์กลุ่ม 3M HCl;
2. กลุ่มที่ 2: Hg ²⁺ , Cu ²⁺ , Cd ²⁺ , Bi ³⁺ , As ³⁺ , As ⁵⁺ , Sb ³⁺ , Sb ⁵⁺ , Sn ²⁺ , Sn ⁴⁺ – กลุ่มรีเอเจนต์ H ₂ S ใน สภาพแวดล้อม 1M HCl;
3. กลุ่ม 3: Ni ²⁺ , Co ²⁺ , Fe ²⁺ , Fe ³⁺ , Mn ²⁺ , Zn ²⁺ , Al ³⁺ , Cr ³⁺ – สารกลุ่ม (NH ₄ ) ₂ S ในสภาพแวดล้อมบัฟเฟอร์แอมโมเนียม;
4. กลุ่มที่ 4: Ca ²⁺ , Sr ²⁺ , Ba ²⁺ – รีเอเจนต์กลุ่ม (NH ₄ ) ₂ CO ₃ ในสภาพแวดล้อมบัฟเฟอร์แอมโมเนียม
5. กลุ่มที่ 5: Mg ²⁺ , Na ⁺ , K ⁺ , NH ₄ ⁺ – ไม่มีกลุ่มรีเอเจนต์

เมื่อเราแยกไอออนบวกบางกลุ่มออก เราสามารถระบุต่อไปได้โดยใช้รีเอเจนต์เพิ่มเติม คราวนี้เป็นไอออนที่มีลักษณะเฉพาะ ปฏิกิริยาดังกล่าวช่วยให้สามารถระบุตัวตนที่ชัดเจนได้ ตัวอย่างเช่น การตรวจจับไอออน Ag ⁺ ในตัวอย่างเกิดขึ้นในสองขั้นตอน:

1. ปฏิกิริยากับกลุ่มรีเอเจนต์: การผลิตตะกอนสีขาว
2. ลักษณะเฉพาะของปฏิกิริยา: การละลายตะกอน AgCl ในสารละลายแอมโมเนียในน้ำ ทำให้ได้สารประกอบเชิงซ้อนที่ไม่มีสี

เราสามารถจำแนกแอนไอออนซึ่งแบ่งออกเป็นสามกลุ่มในลักษณะเดียวกัน:

1. กลุ่มที่ 1: BO ₂ ^– , CO ₃ ^2- , C ₂ O ₄ ^2- , SiO ₃ ^2- , PO ₄ ^3- , AsO ₃ ^3- , AsO ₄ ^3- , SO ₃ ^2- , S ₂ O ₃ ^2- , SO ₄ ^2- , F ^– , CrO ₄ ^2- , Cr ₂ O ₇ ^2- – รีเอเจนต์กลุ่ม BaCl ₂ , การก่อตัวของเกลือที่ละลายได้น้อยในน้ำ;
2. กลุ่มที่ 2: C ₄ H ₄ O ₆ ^2- , S ^2- , Cl ^– , ClO ^– , Br ^– , I ^– , CN ^– , SCN ^– – กลุ่มรีเอเจนต์ AgNO ₃ การก่อตัวของเกลือที่ละลายได้น้อยในน้ำและเจือจาง กรดไนตริก
3. กลุ่มที่ 3: CH ₃ COO ^– , NO ₂ ^– , NO ₃ ^2- , ClO ₃ ^– , ClO ₄ ^– , MnO ₄ ^– – รีเอเจนต์ของกลุ่มประกอบด้วยซิลเวอร์หรือแบเรียมไอออนบวก; การก่อตัวของเกลือที่ละลายน้ำได้

การจำแนกไอออนบวกค่อนข้างมีปัญหามากกว่าเมื่อเทียบกับแอนไอออน เนื่องจากลำดับของกระบวนการขึ้นอยู่กับผลลัพธ์ของปฏิกิริยากลุ่ม รวมทั้งมีไอออนที่รบกวนกระบวนการระบุไอออน ตัวอย่างเช่น เพื่อตรวจหา CO ₃ ^2- ไอออน เราต้องทำปฏิกิริยาต่อไปนี้:

1. ไอออนของ Ba ²⁺ ก่อให้เกิดตะกอนสีขาวที่ละลายได้ในกรด
2. กรดเจือจางทำให้เกิดการสลายตัวด้วยการตกตะกอนของ CO ₂
3. คาร์บอนไดออกไซด์ทำให้สารละลายเกิดฟอง สามารถคลุมด้วยปูนขาวได้เนื่องจากตะกอนสีขาวจะตกตะกอน

* ไอออนรบกวน: SO ₃ ^2- และ S ₂ O ₃ ^2- ยังก่อตัวเป็นตะกอนสีขาวด้วยแคลเซียมไอออนบวก พวกเขาจะต้องถูกออกซิไดซ์เพื่อกำจัดสิ่งรบกวน

การวิเคราะห์เชิงคุณภาพ: เคมีอินทรีย์

การวิเคราะห์เชิงคุณภาพของ สารประกอบอินทรีย์ ประกอบด้วยหลายขั้นตอน และประเด็นสำคัญคือการแก้ปัญหาพื้นฐาน 5 ประการ:

1. การวิเคราะห์พารามิเตอร์ทางกายภาพ เช่น จุดหลอมเหลวหรือจุดเดือด น่าเสียดายที่มีสารประกอบทางเคมีจำนวนมากที่มีจุดอุณหภูมิเดียวกัน และการวัดค่าเองอาจได้รับผลกระทบจากข้อผิดพลาด อย่างไรก็ตาม หากเรามีมาตรฐานอ้างอิงที่เหมาะสม วิธีนี้อาจช่วยให้เราระบุสารประกอบได้อย่างรวดเร็ว นอกจากนี้ การวัดอุณหภูมิทำให้เราสามารถระบุความบริสุทธิ์ของสารประกอบได้ เนื่องจากช่วงอุณหภูมิแคบ ความคงตัวของ T _top หลังจากการตกผลึกอย่างน้อยหนึ่งครั้งยังอาจบ่งบอกถึงความบริสุทธิ์สูงของสารประกอบ สำหรับของเหลว อาจระบุช่วงการกลั่นที่แคบ
2. การวิเคราะห์องค์ประกอบของธาตุ สามารถแยกหรือยืนยันการมีอยู่ของสารประกอบอินทรีย์บางประเภทได้ เพื่อยกตัวอย่าง โดยการยกเว้นการมีอยู่ของอะตอมของไนโตรเจนในโครงสร้าง เรายังไม่รวมการมีอยู่ของหมู่อะมิโนหรือไนตริก ด้วยเหตุนี้ เราจึงทำการทดลองในลักษณะต่างๆ เช่น การทดสอบของ Lassaigne สำหรับไนโตรเจน การทดสอบของ Beilstein สำหรับฮาโลเจน หรือการทดสอบกำมะถันโดยใช้โซเดียมไนโตรปรัสไซด์
3. การทดสอบความสามารถในการละลายของสารประกอบ ทำให้เราสามารถจำแนกสารนั้นออกเป็นกลุ่มของสารประกอบที่มีคุณสมบัติทางเคมีตามที่ระบุ ตามหลักการ "ชอบละลายเหมือนกัน" สารประกอบถูกแบ่งออกเป็น 7 ประเภท
4. การระบุหมู่ฟังก์ชัน จำเป็นต้องมีปฏิกิริยาวิเคราะห์ที่เหมาะสมซึ่งทำให้สามารถแยกหรือระบุหมู่ฟังก์ชันได้
5. การวิเคราะห์สเปกตรัม เป็นจุดที่น่าเชื่อถือที่สุดซึ่งช่วยให้เราระบุสารประกอบทางเคมีได้อย่างชัดเจน ครอบคลุมเทคนิคการบรรเลงทั้งหมด เช่น:

• แมสสเปกโตรเมตรี (MS) ซึ่งประกอบด้วยการทำให้โมเลกุลแตกตัวเป็นไอออนและตรวจจับจำนวนไอออนโดยการกำหนดอัตราส่วนมวลต่อประจุ สิ่งนี้ช่วยให้เราสามารถสรุปผลเกี่ยวกับมวลของสารประกอบที่วิเคราะห์ได้
• สเปกโทรสโกปีด้วยคลื่นสนามแม่เหล็กนิวเคลียร์ (NMR) ซึ่งให้ข้อมูลเฉพาะเกี่ยวกับโครงสร้าง ให้ภาพของนิวเคลียสแม่เหล็ก ( ¹³ C, ¹ H) ซึ่งทำให้สามารถตีความคุณภาพได้อย่างละเอียดถี่ถ้วน
• อินฟราเรด (IR) สเปกโทรสโกปี ใช้รังสีแม่เหล็กไฟฟ้าช่วงแคบเพื่อแสดงประเภทของการสั่นสะเทือนที่มีอยู่ในโมเลกุลที่ทดสอบ